您所在的位置:首頁 > 兒科醫(yī)學(xué)進展 > PNAS解析早老素與老年病
顧名思義,早老癥是一種使患者過早老化的罕見疾病。早老癥患者在十多歲時就會因為老年病而夭折(心力衰竭和中風(fēng))。
馬里蘭大學(xué)的細胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)副教授曹侃(Kan Cao)是研究早老癥的專家,日前她的研究團隊取得了一項重大進展。他們發(fā)現(xiàn),一種毒性蛋白摧毀了早老癥患者動脈的肌肉細胞,而這種動脈受損就是患者衰竭的原因。這項研究于五月十九日發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志的網(wǎng)站上。
研究人員指出,iPS技術(shù)生成的平滑肌細胞是測試早老癥藥物的理想模型。而且對這一模型進行研究,可以幫助人們理解正常人衰老時產(chǎn)生的心血管疾病。
早老癥非常罕見,全世界只有大約一百人被確診,這些患者通常在十三歲左右就會夭折。這種疾病很難研究,因為患者人數(shù)很少,而且疾病主要影響的是內(nèi)臟器官,很難進行非侵入性的檢測。
迄今為止,人們還不清楚是什么機制導(dǎo)致了早老癥患者的死亡。人們只知道,一種基因突變會使患者的細胞生成早老素Progerin。此前研究人員曾發(fā)現(xiàn),老年人的細胞中也存在Progerin的累積,說明這種蛋白也和正常衰老有關(guān)。
在這項新研究中,早老癥的小鼠模型顯示,這種動物的大動脈喪失了絕大多數(shù)平滑肌細胞。許多內(nèi)臟器官的壁都是由平滑肌組成的,其中也包括血管。
研究人員通過iPS技術(shù),將早老癥患者和正常成年人的皮膚細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槠交〖毎K麄儼l(fā)現(xiàn),兩組平滑肌細胞都能開始增殖。但兩周之后,早老癥細胞的生長減緩,因為細胞在增殖的同時也在死亡。研究顯示,早老癥細胞中累積了毒性的progerin,PARP-1的水平也異常低。PARP-1在細胞損傷修復(fù)中非常重要。
Cao介紹道,細胞會持續(xù)修復(fù)自己的DNA損傷,這種修復(fù)有幾種途徑。當(dāng)DNA雙鏈中有一條鏈斷裂時,細胞往往將未斷裂的鏈作為模板進行拷貝。而PARP-1就負責(zé)感知這種斷裂并啟動修復(fù)過程。
但有時細胞并不采用上述路徑,而是簡單的將兩條斷鏈拼接起來。如果拼接正確細胞就能正常增殖,通過有絲分裂生成兩個子細胞。但如果拼接錯誤,這些細胞就無**常分裂。
研究人員發(fā)現(xiàn),來自早老癥患者的平滑肌細胞,無法使用更為精確的修復(fù)方法。它們只能將鄰近的兩個DNA片段拼接起來,這個過程經(jīng)常出錯。
錯誤的DNA修復(fù)使細胞不能在有絲分裂時進行平均分配。一些細胞一直嘗試分裂,結(jié)果因此而死亡,這一現(xiàn)象稱為有絲分裂災(zāi)變(mitoticcatastrophe)。另一些細胞放棄了分裂,結(jié)果形成擁有兩個細胞核的細胞。
研究人員認為,動脈喪失了大量平滑肌組織之后非常脆弱,很容易被機械壓力(血壓)損害,所以患者很容易出現(xiàn)冠心病和中風(fēng)。下一步他們將繼續(xù)研究,為何早老癥細胞不能使用更好的DNA修復(fù)方式。此外,他們還將在iPS技術(shù)生成的平滑肌細胞中,測試新的早老癥藥物。
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